马海军，李 彬，李 恒，黄 忠

（1.内蒙古煤炭建设工程（集团）总公司，内蒙古 呼和浩特010010；2.内蒙古自治区煤田地质局153 勘探队，内蒙古 呼和浩特010010）

CO2地质存储能够有效地实现CO2的长期封 存，成为CO2减排的主要途径。其中，深部不可采煤层CO2存储是其重要方式之一[1]。强化CH4开采的深部煤层封存CO2技术（CO2-ECBM）融CO2减排与CH4开发为一体，一举双效[2]。适宜CO2封存的煤储层深度（＞800 m）对应的压力和温度均已超出CO2的临界压力和温度（7.38 MPa，31.05 ℃），封存后成为超临界CO2（SCCO2）。基于SCCO2的吸附-萃取特性，SCCO2会与煤体之间发生物理-化学反应，改变煤纳米孔隙结构，进而改变CO2封存性能和CH4采收率[3]。不同煤级煤纳米孔隙结构对SCCO2的响应存在差异，其研究结果存在一定争议[4-5]。目前文献报道的SCCO2-煤的相互作用多为耐压容器内之间的静态作用[6]。然而，CO2-ECBM 实际上是向煤层持续注入CO2并同步驱替CH4的动态过程。相较静态作用，动态SCCO2与煤之间的作用强度会更高，对煤纳米孔隙结构的影响也更复杂。对此，以中高阶烟煤为研究对象，基于动态SCCO2作用平台，模拟了55 ℃和12 MPa 下，SCCO2-煤之间的相互作用，采用低温氮吸附实验，研究了动态SCCO2对煤纳米孔隙结构的影响。研究成果将为CO2-ECBM 中CO2封存安全性的评估提供理论依据。

1 样品特征与实验测试

煤样采自渭北煤田韩城矿区下峪口煤矿、燎原煤矿和象山煤矿。按照GB/T 6948—2008、GB/T 212—2008、GB/T 15588—2013 标准对煤样进行了测定，煤样特征见表1。显微煤岩组分结果显示煤样均为半亮煤，镜质体反射率Ro，max及挥发分结果表明HC1 和HC2 煤样为焦煤，HC3 和HC4 煤样为瘦煤。

表1 煤样特征Table 1 Characteristics of coal samples

1.1 超临界CO2-煤相互作用实验

采用美国Thar 公司生产的动态SCCO2萃取装置（SFE）模拟了SCCO2与煤体之间的相互作用。……